模具載荷考慮(1)

1、載荷分類定義包括邊界條件和內(nèi)外環(huán)境對物體的作用?？梢苑殖梢韵聨最?自由度約束:荷面載荷慣性載荷自由度約束定義自由度約束就是給某個自由度(DOF)指定一已知數(shù)值(值不一定 是零)。自由度約束（續(xù)）舉例結(jié)構(gòu)分析中的固定位移（零或者非零值）。大多數(shù)自由度約束用作:-對稱性邊界條件或者稱作built-in邊界條件-指定剛體位移。熱分析中的指定溫度。它們中的每一個最后Symmetry乂 Symmetry plane為 Fixed translational DOF 昭 Fixed rotaiLonal DOFArdLSnrimetryJuntisynonetry plane自由度約束（續(xù)）【定位移約束舉

2、例：對稱邊界條件的添加對稱性或反對稱邊界 條件可以添加到線、 面或平面的節(jié)點上。（ 成為各個節(jié)點上的一 組約束。）在大多數(shù) 情況下，ANSYS將自 動確定約束的方向。iSymm etryIplRKl 口Modeled portionTVo-dimensional plate model with symmetryModeled portionAnnsymm仇ry planeTwo-dimendonal plate model with antisymmetry自由度約束（續(xù)）固定位移約束舉例：剛體位移約束該方塊上下面受壓。它需 要仔細(xì)選擇6個平移自由度 ,并約束它們的剛體運動 ,但不能引起附加

3、扭曲應(yīng) 力。集中載荷定義集中載荷就是作用在模型的一個點上的載荷。集中載荷（續(xù)）舉例結(jié)構(gòu)分析中的力和彎矩。熱分析中熱流率。集中載荷可以添加到節(jié)點和關(guān)鍵點上。（添加到關(guān)鍵點上的力將自動 轉(zhuǎn)化到相連的應(yīng)節(jié)點上。）集中載荷(續(xù))對于結(jié)構(gòu)分析而言集中載荷通常是向由梁(beam)、桿(spars)和彈簧(springs)構(gòu)成的非連續(xù)性 的模型添加載荷的一種途徑。對于由殼單元(shells)、平面單元(XY plane elements)或者三維實體單元(3-D solids)等組成連續(xù)性模型，集中載荷意味存在應(yīng)力奇異點。-你可以用等效集中載荷代替靜力分布載荷，并添加到模型上。-如果你不關(guān)心(集中載荷作用)

4、節(jié)點處的應(yīng)力，這樣做是可以接受的。面載荷定義頁載壷L就是作用在單元表面上的分布載荷。面載荷（續(xù)）結(jié)構(gòu)分析中的壓力。熱分析中的對流和熱流密度。面載荷可以添加到線或面上（實體模型上的實體）、以及節(jié)點或單元上作用在線或面上的面載荷最終會傳到面內(nèi)各個單元上。面載荷（續(xù)）在塊頂面上施加均布壓力面載荷（續(xù)）變化面載荷情形搓度在面載荷中可能會使用到。你可以給一按線性變化的面載荷指定一個梯度，例如水工結(jié)構(gòu)在深度方向上受到靜水壓。X 500人A-4020Example of surface load gradient面載荷（續(xù)）面載荷不是垂直于表面的情形某些類型的載荷只能作用在頁效應(yīng)里元上，這些單元的作用是將載

5、荷傳遞 到模型的其它單元：實體熱單元的輻射描述。zM (Extra node, optional)Q (Extra nod豈 optional)SURF22 3-D Surface Effect Element結(jié)構(gòu)實體單元 的切向（或其它 方向）壓力。體載荷定義體載荷是分布于整個體內(nèi)或場內(nèi)的載荷。結(jié)構(gòu)分析中的溫度載荷。熱分析中生熱率。電磁場分析中電流密度。體載荷可以、添加到關(guān)鍵點或節(jié)點上。（關(guān)鍵點上的體載荷最終將轉(zhuǎn)化成各個 節(jié)點上的一組組體載荷。）體載荷分布:荷（續(xù)）體載荷分布復(fù)雜情形般都很復(fù)雜，必須通過其它分析才能得到，例 如通過熱應(yīng)力分析獲得溫度分布。在某些情況下，體載荷是由當(dāng)前分析結(jié)果決

6、定，這就需 要進行耦合場分析。結(jié)構(gòu)分析模型上溫度分布PLOT NO 28 ELEMEMTo TEMPSPATURES TOIN-32 TmX=5O0ZV =1DISTAL.9Z5 xr -iF =1.2S Z-BUETER6 fl O 2 4* 6 6 O 7-4384 9 1940 381122334-5 呂呂呂日慣性載荷定義重力加速度，加速度，以及角加速度。慣性載荷是由物體的慣性（質(zhì)量矩陣）引起的載荷，例如慣性載荷（續(xù)）慣性載荷只有結(jié)構(gòu)分析中有。慣性載荷是對整個結(jié)構(gòu)定義的，是 獨立于實體模型和有限元模型的?？紤]慣性載荷就必須定義材料密度（材料特性DENS）。繞丫軸的角速度舉例：向結(jié)構(gòu)添加匹

7、配載荷分析一受垂直載荷的托架。怎樣才能使模型左邊邊界在垂 直方向上不存在運動？你可廃需要約束Y方向上的一個點-但這樣做會在約束點位置產(chǎn)生應(yīng)力奇 異但人為阻礙“造成應(yīng)力場局PL7T 13. 2SMCCAL sa.urxc8TTF-1 8TO -1 riwiSW 613&DWTF.66?XF SO.60ZYF -34.W Z-BUFFER39.OM13$52013P 二J 33：e m妙653C239CO如果你將整個左邊邊界的垂直自由度全部約束，可能會更好些, 泊松效應(yīng)”（即，一個方向上的應(yīng)力引起其它方向上的應(yīng)變）， 部失真。添加載荷應(yīng)遵循的原則舉例：向結(jié)構(gòu)添加匹配載荷事實上，并沒有很好的方法向該

8、結(jié)構(gòu)上添加垂直約束。如果希望得到精確的應(yīng)力 ,在分析中還應(yīng)當(dāng)將托架的支撐部分考慮進來。PLOT HO. 22srrp-i5VP -1TINE-13Eg |XVG)-.355147-19.OWSHHD-19.42SMX =55663M：e-555SPR”2VPISTF. 871 XF -TO.275 rr jqiw 2-BUFFER 39.050 6S3.Z16二 1262496 31LO 3924 4338 49S2 W如果你沒法做得更好，只要其它位置結(jié)果正確也是可以認(rèn)為是正確 的，但是你必須忽略“不合理”邊界的附近一定區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力。準(zhǔn)則加載時，你必須十分清楚各個加載對象。01115117PL

9、OT K0 2J MCOAL SO.CH I0MSUB -1TIME-1 孔 07IAVGI-.163833SW -39.058SWE-1.423KC -S60SKcr-ai3BZV -1 DXST-7T.63 XF -70.602 rr -3465T Z-BUFFER 39.058 696.BB3 1355 2013 3T0 的28 3% 6 4C44S3 乂 59 CO更小的托架模型能更好地確定孔周的應(yīng)力。準(zhǔn)則/X constraints除了對稱邊界外，實際上不存在真正的剛性邊界。 不要忘記泊松效應(yīng)。添加剛體運動約束，但不能添加過多的（其它）約束:Bracket一塊二維平面應(yīng)力、平面應(yīng)變、

10、梁或桿模 型至少需要三個約束。該模型邊界條軸對稱模型至少需要一個（軸向）約束。件合理？三維實體或殼模型至少需要六個約束。這是一個帶有切口的受拉板,如果你只關(guān)心切口區(qū)域的應(yīng)力,可以的。集中載荷加載是完全實際上,集中載荷是不存在的。然而，只要你不關(guān)心集中載荷作用區(qū)域 的應(yīng)力，完全可以以集中載荷添加將載荷添加到模型上。準(zhǔn)則軸對稱模型具有一些獨一 無二的邊界特性。-在360度的基礎(chǔ)上輸 入集中力和輸出反力 ,載荷大小等于整個 周向力的總和。-軸對稱實體結(jié)構(gòu)，象 實體桿件，應(yīng)當(dāng)約束 對稱軸方向上的自由 度UX,限制理論上 可能存在的不真實零 變形。二維模型三維結(jié)構(gòu)1500 lbfin5笄10* Diam

11、總集中力=2曲= 47/124 lb.添加載荷應(yīng)遵循的原則總結(jié)準(zhǔn)則簡化假定越少越好。使施加的載荷與結(jié)構(gòu)的實際承載狀態(tài)保持吻合Statically如果沒法做得更好，只要其它位置結(jié)果正確也是可以認(rèn)為使正確的，但 是你必須忽略“不合理”邊界的附近一定區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力。加載時，必須十分清楚各個載荷的施加對象。 除了對稱邊界外，實際上不存在真正的剛性邊界。 不要忘記泊松效應(yīng)。添加剛體運動約束，但不能添加過多的（其它）約束。實際上，集中載荷是不存在的。軸對稱模型具有一些獨一無二的邊界特性o選擇求解器求解器的功能是求解關(guān)于結(jié)構(gòu)自由度的聯(lián)立線性方程組-這個過程可能需 要花費幾分鐘（1,000個自由度）到幾個小時或

12、者幾天（100,000 1,000,000自由度），基本上取決于你所用計算機的速度。對于簡單分析 ,可能需要一、兩次求解。對于復(fù)雜的瞬態(tài)或非線性分析，可能需要進 行幾十次、幾百次、或者甚至幾千次求解。ANSYS提供了三個求解器用于一般求解：波前求解器CFrontal solver）和PCG求解器（PCG solver）（預(yù)條件共扼梯度或者“Power求解器”）。稀疏矩陣求解器（Sparse solver）也可以使用，主要用于非 線性問題。波前求解器/ PCG求解器F面是二者的差別對比表:ANSYSuser choosesuserchoosesyear introduced in ANSYS19

13、701994method of solutionGaussian diminationitc rativcwill you jet an answer?yes. if stiftness matrix is notyes. if stitYncss matrix u notsingulartoo badly conditionedbehavior with poorly posedmight solve, abort, and/ormight blemgive useful info aboutmight fall to convergedifficultyaccuracy

14、of solutionwell beyond needs of FEAany solution obtained meets(other assumptions aftcclspecified input tolcranee onresults moreresidual forcetypical demonstrated speedsimilar to frontal solver 1.000 DOFspeed- * 10.000 DOF-* 3 times faster than frontalspeed- - 100,000 DOF-* 10 times faster than front

15、alspeed- - 200.000 DOF- 50 times faster than frontaldisk used- 10.000 DOFnot an issuedisk used- - 100,000 DOFL000 - 2.000 MB200 300 MBdisk used- 200.000 DOF5.000 10.000 MB700 - 1.000 MBmemory required fornot an issueconservative guideline ismaximum speed100 MB available RAMper 100.000 DOF(if not enough RAM. solutiontime increases by a factor ofabout 5)CharactertslicFrontal SolverPCG Sol